L6反沖現(xiàn)象火箭教學(xué)設(shè)計(jì)

一、核心素養(yǎng)目標(biāo)

1.物理觀念：理解反沖現(xiàn)象的本質(zhì)是系統(tǒng)動(dòng)量守恒的具體體現(xiàn)，明確反沖運(yùn)動(dòng)的特

點(diǎn)及適用條件；掌握火箭的工作原理，建立“燃?xì)鈬娚湟粍?dòng)量變化一火箭推進(jìn)”的因果

聯(lián)系，形成清晰的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念。

2.科學(xué)探究：通過設(shè)計(jì)反沖運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，觀察不同條件下反沖運(yùn)動(dòng)的差異，分析實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)并歸納反沖運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；經(jīng)歷“提出問題一設(shè)計(jì)方案一實(shí)驗(yàn)操作一總結(jié)結(jié)論”的探

究過程，提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力。

3.科學(xué)思維：運(yùn)用動(dòng)置守恒定律推導(dǎo)反沖運(yùn)動(dòng)的速度公式，能結(jié)合實(shí)際情境分析反

沖現(xiàn)象中的動(dòng)量變化與能量轉(zhuǎn)化；通過對(duì)火箭發(fā)射過程的動(dòng)態(tài)分析，培養(yǎng)模型建構(gòu)、邏

輯推理和動(dòng)態(tài)思維能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展成就，感受反沖原理在航天科技中的

核心價(jià)值；激發(fā)對(duì)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、勇于探索的精神，增強(qiáng)民族自

豪感和社會(huì)責(zé)任感。

二、教學(xué)重難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)：反沖現(xiàn)象的本質(zhì)及動(dòng)量守恒規(guī)律的應(yīng)用；反沖運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算方法；

火箭的工作原理及推進(jìn)劑噴射與火箭速度變化的關(guān)系。

2.教學(xué)難點(diǎn)：反沖運(yùn)動(dòng)中“變質(zhì)量系統(tǒng)”的模型建構(gòu)（如火箭發(fā)射過程中質(zhì)量隨燃

料燃燒減?。?；相對(duì)速度問題在反沖運(yùn)動(dòng)中的處理；反沖現(xiàn)象中動(dòng)量守恒與能量轉(zhuǎn)化的

關(guān)聯(lián)分析。

三、教學(xué)過程

（一）情境導(dǎo)入，激發(fā)共鳴

多維情境呈現(xiàn)：

①科技情境：播放“長(zhǎng)征五號(hào)火箭發(fā)射”“神舟飛船返回艙分離”的精彩視頻，聚

焦火箭尾部噴射燃?xì)獾膲延^場(chǎng)景；

②生活情境：展示“節(jié)日煙花升空”“噴水槍噴水時(shí)槍身后退”“氣墊船航行”的

圖片，演示“氣球充氣后釋放，氣球向反方向飛行”的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)。

問題鏈驅(qū)動(dòng)："火箭沒有'車輪'，為何能掙脫地面束縛飛向太空？氣球釋放后為

何會(huì)向與噴氣相反的方向運(yùn)動(dòng)？這些現(xiàn)象有什么共同的物理特征？”

舊知銜接：回顧動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容一一“系統(tǒng)不受外力或合外力為零時(shí)，總動(dòng)量

保持不變”，引導(dǎo)學(xué)生思考：“在火箭發(fā)射、氣球噴氣等現(xiàn)象中，系統(tǒng)（火箭與燃?xì)狻?/p>

氣球與內(nèi)部氣體）的受力情況如何？動(dòng)量是否守恒？“從而自然導(dǎo)入本節(jié)課主題一一反

沖現(xiàn)象與火箭。

（二）實(shí)驗(yàn)探究，解構(gòu)原理

實(shí)驗(yàn)一:定性觀察一反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)器材：充氣氣球、細(xì)線、支架、不同質(zhì)量的小物塊、氣墊導(dǎo)軌、帶噴氣裝

置的滑塊（可釋放壓縮空氣）。

（2）實(shí)驗(yàn)操作：

①氣球?qū)嶒?yàn)：將充氣氣球固定在支架上，松開氣球口，觀察氣球的運(yùn)動(dòng)方向與噴氣

方向的關(guān)系；改變氣球充氣量（即內(nèi)部氣體質(zhì)量），重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察運(yùn)動(dòng)快慢的變化；

②滑塊實(shí)驗(yàn)：在氣墊導(dǎo)軌上放置帶噴氣裝置的滑塊，釋放壓縮空氣，觀察滑塊的運(yùn)

動(dòng)方向與噴氣方向的關(guān)系；在滑塊上增加不同質(zhì)量的物塊，保持噴氣量相同，觀察滑塊

運(yùn)動(dòng)速度的變化。

（3）現(xiàn)象總結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生歸納一一①反沖運(yùn)動(dòng)的方向：物體的運(yùn)動(dòng)方向與噴出部

分的運(yùn)動(dòng)方向相反；②影響反沖速度的因素：噴出部分的質(zhì)量越大、速度越大，物體的

反沖速度越大；物體自身質(zhì)量越大，反沖速度越小。

實(shí)驗(yàn)二：定量分析一反沖運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量守恒

（1）實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、兩個(gè)質(zhì)量可測(cè)量的滑塊A、B（A上安裝微型儲(chǔ)氣罐和噴

氣閥，B上安裝遮光片）、光電計(jì)時(shí)器、天平、刻度尺。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將滑塊A和B放在氣墊導(dǎo)軌上，A的噴氣閥對(duì)準(zhǔn)B,確保噴氣時(shí)A、

B組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力（氣墊導(dǎo)軌消除摩擦）。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：

①測(cè)量滑塊A（含儲(chǔ)氣罐）的質(zhì)量叫、滑塊B的質(zhì)量叱，記錄遮光片寬度d；

②打開A的噴氣閥，A噴出氣體推動(dòng)B運(yùn)動(dòng)，通過光電計(jì)時(shí)器記錄B通過遮光片的

時(shí)間t2,計(jì)算B的速度二d/tz；同時(shí)記錄A的反沖速度V]（通過光電計(jì)時(shí)器測(cè)量A

的遮光片運(yùn)動(dòng)時(shí)間tlfV!=d/ti）；

③改變A的儲(chǔ)氣罐壓力（改變噴氣速度）和A、B的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄多組數(shù)

據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)處理：計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)中“系統(tǒng)總動(dòng)量"（m[V]-1112V2,注意方向相反用正

負(fù)號(hào)表示），發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)總動(dòng)量近似為零（初總動(dòng)量為零），驗(yàn)證反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)量守

恒。

理論建模：反沖運(yùn)動(dòng)的速度推導(dǎo)

（1）模型設(shè)定：以“靜止的大炮發(fā)射炮彈”為例，大炮質(zhì)量為M,炮彈質(zhì)量為m,

發(fā)射時(shí)炮彈相對(duì)地面的速度為v,大炮的反沖速度為V,系統(tǒng)初總動(dòng)量為零。

（2）推導(dǎo)過程：根據(jù)動(dòng)量守恒定律，初總動(dòng)量=末總動(dòng)量-0=nw-MV（炮彈速

度方向?yàn)檎?，大炮反沖速度方向?yàn)樨?fù)）fV=mv/Mo

（3）規(guī)律拓展：若系統(tǒng)初總動(dòng)量不為零（如運(yùn)動(dòng)的火箭噴射燃?xì)猓?，則動(dòng)量守恒方

程為：（M+m）v0=Mv+mv'（M為火箭剩余質(zhì)量，m為噴出燃?xì)赓|(zhì)量，V。為噴射前系統(tǒng)

速度，v為火箭反沖速度，V,為燃?xì)馑俣龋M(jìn)一步強(qiáng)化“反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)動(dòng)量守恒的

必然結(jié)果”。

（三）聚焦應(yīng)用，解讀火箭

1.火箭的工作原理一反沖運(yùn)動(dòng)的極致應(yīng)用

（1）結(jié)構(gòu)認(rèn)知：展示火箭結(jié)構(gòu)示意圖，介紹“箭體（含氧化劑箱、燃料箱）、發(fā)動(dòng)

機(jī)、噴管”等核心部件，明確“燃料與氧化劑燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，通過噴管高速噴

出，火箭獲得反沖推力”的工作流程。

（2）動(dòng)態(tài)分析：火箭發(fā)射過程中，燃料不斷燃燒，火箭質(zhì)量隨燃?xì)鈬姵龆鴾p小，屬

于“變質(zhì)量系統(tǒng)”的反沖運(yùn)動(dòng)。每一瞬間，火箭與噴出的燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，燃

氣持續(xù)噴出使火箭速度不斷增大。

（3）關(guān)鍵因素：①噴氣速度：噴氣速度越大，火箭獲得的推力越大，速度增長(zhǎng)越

快（通過改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提高噴氣速度）；②質(zhì)量比：火箭起飛時(shí)的總質(zhì)量與燃料耗盡

時(shí)的剩余質(zhì)量之比，質(zhì)量匕越大，火箭最終速度越大（通過多級(jí)火箭設(shè)計(jì)提高質(zhì)量比，

如長(zhǎng)征火箭采用三級(jí)推進(jìn)）。

2.多級(jí)火箭的優(yōu)勢(shì)一突破速度瓶頸

（1）問題提出：“為何火箭需要設(shè)計(jì)成多級(jí)結(jié)構(gòu)？單級(jí)火箭能否達(dá)到宇宙速度？”

（2）原理分析：?jiǎn)渭?jí)火箭燃料耗盡后，空燃料箱成為無(wú)用質(zhì)量，增加了火箭的負(fù)擔(dān)。

多級(jí)火箭在第一級(jí)燃料耗盡后，將空燃料箱分離，減小火箭質(zhì)量，第二級(jí)火箭點(diǎn)火繼續(xù)

加速，以此類推，有效提高火箭的最終速度，實(shí)現(xiàn)脫離地球引力的目標(biāo)。

（3）案例介紹：以長(zhǎng)征五號(hào)火箭為例，介紹其“芯一級(jí)+助推器+芯二級(jí)”的結(jié)構(gòu)，

說明各級(jí)火箭的工作時(shí)序和速度提升過程，讓學(xué)生感受航天工程的嚴(yán)謹(jǐn)與精妙。

3.我國(guó)航天成就一一增強(qiáng)民族自信

展示“神舟系列飛船”“嫦娥探月工程”“天問一號(hào)火星探測(cè)”“空間站建設(shè)”的

圖片和數(shù)據(jù)，介紹我國(guó)在火箭技術(shù)上的突破（如大推力液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)），讓學(xué)生體會(huì)

物理規(guī)律在推動(dòng)科技進(jìn)步中的核心作用，激發(fā)愛國(guó)情懷。

（四）例題講解，深化應(yīng)用

例題1:基礎(chǔ)反沖——靜止系統(tǒng)的速度計(jì)算

題目：一門質(zhì)量為M=1000kg的大炮，發(fā)射質(zhì)量為m=10kg的炮彈，炮彈離開炮口時(shí)

相對(duì)地面的速度為v=800m/s,求大炮的反沖速度（不計(jì)炮身與地面的摩擦）。

解析：

（1）系統(tǒng)選?。捍笈诤团趶椊M成的系統(tǒng)，水平方向不受外力（不計(jì)摩擦），動(dòng)量守

恒；

（2）初態(tài)動(dòng)量：系統(tǒng)靜止，總動(dòng)量為0；

（3）列方程：0=mv-MV（炮彈速度為正，大炮反沖速度為負(fù)）-V=mv/M=（10

X800）/1000=8m/s；

（4）結(jié)論：大炮的反沖速度大小為8m/s,方向與炮彈運(yùn)動(dòng)方向相反。

小結(jié)：靜止系統(tǒng)的反沖運(yùn)動(dòng)，初總動(dòng)量為零，關(guān)鍵是明確兩部分的速度方向，用正

負(fù)號(hào)表示方向后應(yīng)用動(dòng)量守怛定律。

例題2：進(jìn)階反沖一含相對(duì)速度的計(jì)算

題目：一火箭總質(zhì)量為M=2000kg,以v（）=100m/s的速度在太空中飛行，某時(shí)刻向后

噴出質(zhì)量為m=500kg的燃?xì)?，燃?xì)庀鄬?duì)火箭的速度為u=200m/s,求噴氣后火箭的速度（以

地面為參考系）。

解析：

（1）易錯(cuò)點(diǎn)：燃?xì)馑俣仁窍鄬?duì)火箭的，需轉(zhuǎn)化為相對(duì)地面的速度；

（2）參考系統(tǒng)一：設(shè)噴氣后火箭相對(duì)地面的速度為v,則燃?xì)庀鄬?duì)地面的速度為v-

U（因燃?xì)庀蚝髧姡鄬?duì)地面速度方向與火箭相反，U為相對(duì)火箭的速度大?。?；

（3）動(dòng)量守恒：系統(tǒng)（火箭+燃?xì)猓┰谔罩胁皇芡饬?，?dòng)量守恒，（M）v0=（M-m）v

+m（v-u）；

（4）代入數(shù)據(jù)：2000X100=（2000-500）v+500（v-200）-*200000=1500v

+500v-100000—2000v=300000-v=150m/so

小結(jié)：涉及相對(duì)速度的反沖問題，必須統(tǒng)一參考系（通常選地面），明確“相對(duì)速

度二絕對(duì)速度-牽連速度”的關(guān)系，再應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。

例題3：實(shí)際應(yīng)用一火箭的質(zhì)量比問題

題目：某單級(jí)火箭的起飛質(zhì)量為\M=L5X105kg,燃料耗盡后的剩余質(zhì)量為M=3X

104kg,燃料燃燒產(chǎn)生的燃?xì)鈬娚渌俣葹関=2000m/s,忽略空氣阻力和重力，求火箭的最

終速度（提示：可通過微元法推導(dǎo)，最終速度v=其中V。為噴氣速度）。

解析；

（1）模型說明：火箭發(fā)射過程中燃料持續(xù)噴出，屬于變質(zhì)量系統(tǒng)的反沖運(yùn)動(dòng)，其最

終速度公式為v=Voln（W）/M）（推導(dǎo)略,重點(diǎn)掌握應(yīng)用）;

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（2）代入數(shù)據(jù)：vo=2000m/s,M0/M=l.5X10/3X10=5,ln5^1.609；

（3）計(jì)算：v=2000Xl.609^3218m/s<>

小結(jié)：火箭的最終速度與噴氣速度和質(zhì)量比的對(duì)數(shù)成正比，提高質(zhì)量比（減少剩余

質(zhì)量）和噴氣速度是提升火箭速度的關(guān)鍵，這也是多級(jí)火箭設(shè)計(jì)的核心原因。

（五）課堂練習(xí)，鞏團(tuán)提升

1.質(zhì)量為60kg的宇航員在太空中手持一個(gè)質(zhì)量為10kg的工具包，兩者均處于靜止

狀態(tài)。若宇航員將工具包以5m/s的速度水平拋出，求宇航員的反沖速度大小和方向。

2.一質(zhì)量為M的平板卓靜止在光滑水平面上，車上站著一質(zhì)量為m的人，人以相對(duì)

地面的速度v水平向后跳下車，求平板車的速度大小和方向。

3.節(jié)日燃放的煙花在最高點(diǎn)時(shí)炸裂成兩塊，質(zhì)量分別為叱=0.3kg和mz=0.2kg,炸裂

后叱以10m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，叱以15m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，求煙花炸裂前的

速度大小和方向。

4.某火箭的噴氣速度為3000m/s,想要達(dá)到7.9km/s的第一宇宙速度，不計(jì)重力和

空氣阻力，求火箭的質(zhì)量匕（Mo/M）（已知lnx=7900/300072.633,x^14.0）o

5.質(zhì)量為M=2kg的氣球（含內(nèi)部氣體）靜止在距地面高h(yuǎn)的空中，若氣球釋放出質(zhì)

量為n1=0.5kg的氣體，氣體釋放時(shí)相對(duì)地面的速度為10m/s向下，求氣球的反沖速度大

小和方向（忽略空氣阻力）。

（學(xué)生獨(dú)立完成，小組內(nèi)互評(píng)，教師針對(duì)“相對(duì)速度處理”“方向判斷”"公式應(yīng)

用”等易錯(cuò)點(diǎn)集中講解）

（六）課堂小結(jié)，拓展延伸

知識(shí)梳理：師生共同總結(jié)一一①反沖現(xiàn)象的本質(zhì)：系統(tǒng)動(dòng)量守恒，物體與噴出部分

運(yùn)動(dòng)方向相反；②反沖速度的計(jì)算：明確系統(tǒng)組成、統(tǒng)一參考系、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律；

③火箭工作原理：燃?xì)飧咚賴娚洚a(chǎn)生反沖推力，質(zhì)量比和噴氣速度決定最終速度。

拓展任務(wù)：

（1）基礎(chǔ)作業(yè)：教材習(xí)題1.6第2、4、6題，鞏固反沖運(yùn)動(dòng)的基本計(jì)算；

（2）實(shí)踐探究：查閱“長(zhǎng)征七號(hào)火箭”的相關(guān)資料，分析其級(jí)數(shù)、起飛質(zhì)量、燃料

類型及噴氣速度等參數(shù)，結(jié)合本節(jié)課知識(shí)撰寫一篇關(guān)于“長(zhǎng)征七號(hào)火箭速度提升原理”

的短文（不少于400字）；

（3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)；利用身邊材料（如飲料瓶、打氣筒、橡皮塞）制作一個(gè)簡(jiǎn)易反沖“火

箭”，記錄其發(fā)射高度與瓶?jī)?nèi)氣壓、瓶身質(zhì)量的關(guān)系，下節(jié)課分享實(shí)驗(yàn)成果。

四、重點(diǎn)知識(shí)歸納總結(jié)

1.反沖現(xiàn)象核心概念

（1）定義：當(dāng)一個(gè)物體向某一方向射出（或噴出）一部分物質(zhì)時(shí)，剩余部分會(huì)向相

反方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，稱為反沖運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱反沖現(xiàn)象。

（2）本質(zhì)：反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)動(dòng)量守恒的具體表現(xiàn)，其核心條件是“系統(tǒng)在某一方向

上不受外力或合外力為零”。例如，火箭發(fā)射時(shí)，火箭與燃?xì)饨M成的系統(tǒng)在水平方向不

受外力，動(dòng)量守恒；大炮發(fā)射時(shí)，水平方向摩擦力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，動(dòng)量近似守恒。

（3）特點(diǎn)：①方向性：物體的運(yùn)動(dòng)方向與噴出部分的運(yùn)動(dòng)方向相反；②動(dòng)量守恒

性：系統(tǒng)初總動(dòng)量等于末總動(dòng)量（通常初總動(dòng)量為零，故物體與噴出部分的動(dòng)量大小相

等、方向相反）；③能量轉(zhuǎn)化性：反沖運(yùn)動(dòng)中，化學(xué)能（如燃料燃燒）或彈性勢(shì)能（如

氣球噴氣）轉(zhuǎn)化為物體和噴出部分的動(dòng)能。

2.反沖運(yùn)動(dòng)的速度計(jì)算

（1）基本模型：靜止系統(tǒng)的反沖（如大炮發(fā)射、宇航員拋工具包）

①條件：系統(tǒng)初總動(dòng)量為零，噴出部分質(zhì)量為明速度為v；剩余部分質(zhì)量為M,

反沖速度為Vo

②動(dòng)量守恒方程：。:niv-MV-V=mv/M（矢量式，需規(guī)定正方向，V的正負(fù)

號(hào)表示方向）。

（2）進(jìn)階模型：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的反沖（如飛行中的火箭噴氣）

①條件：系統(tǒng)初速度為vo，總質(zhì)量為M；噴出質(zhì)量為m的物質(zhì)，速度為v'（相對(duì)地

面）；剩余部分質(zhì)量為M-m,反沖速度為v（相對(duì)地面）。

②動(dòng)量守恒方程：Mv0=（M-m）v+mv,（需統(tǒng)一參考系，明確各速度的方向）。

（3）難點(diǎn)突破：相對(duì)速度的處理

①問題特征：題目中給出的速度是噴出部分相對(duì)物體的速度（如“燃?xì)庀鄬?duì)火箭的

速度”），需轉(zhuǎn)化為相對(duì)地面的速度。

②轉(zhuǎn)化公式：設(shè)物體相對(duì)地面的速度為v,噴出部分相對(duì)物體的速度為u（方向相

反），則噴出部分相對(duì)地面的速度為V-U（若物體運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍?/p>

③示例：火箭噴氣時(shí)，火箭速度V（對(duì)地），燃?xì)庀鄬?duì)火箭速度U（向后），則燃

氣對(duì)地速度為V-u,動(dòng)量守恒方程為Mvo=（M-m）V+m（v-u）0

3.火箭的工作原理與核心規(guī)律

（1）工作原理：火箭是利用反沖運(yùn)動(dòng)原理工作的航天器，其核心是“燃料燃燒產(chǎn)生

高溫高壓燃?xì)?，通過噴管高速噴出，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭獲得與燃?xì)膺\(yùn)動(dòng)方向相反

的反沖推力，從而實(shí)現(xiàn)加速”。

（2）關(guān)鍵參數(shù)：

①噴氣速度V。：燃?xì)鈬姵鰰r(shí)相對(duì)火箭的速度，取決于燃料的種類和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì),

噴氣速度越大，火箭推力越大，最終速度越大；

②質(zhì)量比M0/M:火箭起飛時(shí)的總質(zhì)量（Mo二火箭結(jié)構(gòu)質(zhì)量十燃料質(zhì)量）與燃料耗盡時(shí)

的剩余質(zhì)量（M二火箭結(jié)構(gòu)質(zhì)量）之比，質(zhì)量比越大，火箭最終速度越大。

（3）速度公式：

①單級(jí)火箭最終速度（忽略重力和空氣阻力）：v=voln（Mo/M）,其中In為自然

對(duì)數(shù)，該公式表明火箭速度與噴氣速度成正比，與質(zhì)量比的對(duì)數(shù)成正比；

②多級(jí)火箭優(yōu)勢(shì)：通過分離空燃料箱，減小剩余質(zhì)量M,提高質(zhì)量比M0/M,從而突

破單級(jí)火箭的速度瓶頸，實(shí)現(xiàn)更高的飛行速度（如第一宇宙速度7.9km/s）。

4.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用與防護(hù)

（1）應(yīng)用領(lǐng)域：

①航天科技：火箭、導(dǎo)彈、航天器的發(fā)射與變軌；

②軍事領(lǐng)域：大炮、火箭炮的發(fā)射（需安裝緩沖裝置減小反沖）；

③生活領(lǐng)域：氣墊船、噴水推進(jìn)器、煙花炸裂、宇航員太空行走（通過拋射物體調(diào)

整姿態(tài)）。

（2）防護(hù)措施：對(duì)于反沖力較大的設(shè)備（如大炮），通常采用安裝緩沖彈簧、增加

底座質(zhì)量、設(shè)計(jì)反沖制動(dòng)裝置等方法，減小反沖帶來的危害。

5.易錯(cuò)點(diǎn)與規(guī)避方法

（1）系統(tǒng)選取錯(cuò)誤：如將火箭單獨(dú)作為系統(tǒng)，忽略燃?xì)獾膭?dòng)量，導(dǎo)致動(dòng)量守恒方程

列寫錯(cuò)誤，規(guī)避方法是“明確反沖運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)必須包含'物體+噴出部分'，如火箭+燃

氣、大炮+炮彈”；

（2）相對(duì)速度處理失誤：直接將相對(duì)速度代入動(dòng)量守恒方程，未轉(zhuǎn)化為對(duì)地速度，

規(guī)避方法是“統(tǒng)一參考系為地面，利用'絕對(duì)速度=相對(duì)速度+牽連速度’的關(guān)系轉(zhuǎn)化速

度”；

（3）方向判斷錯(cuò)誤：忽略動(dòng)量的矢量性，未用正負(fù)號(hào)表示速度方向，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果

錯(cuò)誤，規(guī)避方法是“先規(guī)定正方向，將反方向的速度用負(fù)號(hào)表示，再進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算”；

（4）變質(zhì)量系統(tǒng)理解困難：對(duì)火箭發(fā)射過程中質(zhì)量隨燃料燃燒減小的模型難以把握,

規(guī)避方法是“采用微元法思想，將變質(zhì)量過程分解為無(wú)數(shù)個(gè)'小質(zhì)量燃?xì)鈬姵?的瞬間,

每個(gè)瞬間系統(tǒng)質(zhì)量近似不變，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律”。

五、練習(xí)及答案解析

（一）基礎(chǔ)鞏固練習(xí)

1.下列關(guān)于反沖現(xiàn)象的說法，正確的是（）

A.反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，因?yàn)橛型饬ψ饔?/p>

B.反沖速度的大小只與噴出部分的質(zhì)量有關(guān)

C.火箭的噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，最終速度越大

D.大炮發(fā)射炮彈時(shí)，炮身的反沖速度與炮彈的速度大小相等

2.質(zhì)量為M=50kg的人站在質(zhì)量為m=10kg的滑板上，兩者均靜止在光滑水平面上。

若人以相對(duì)地面v=2m/s的速度水平向前跳出，求滑板的反沖速度大小和方向。

3.一質(zhì)量為2kg的玩具車靜止在水平地面上，車尾部安裝的噴氣裝置向外噴出質(zhì)量

為0.5kg的氣體，氣體噴出時(shí)的速度為10m/s,求玩具車的反沖速度（忽略地面摩擦）。

（二）提升拓展練習(xí)

4.質(zhì)量為M=4kg的氣球（含氣體）靜止在空中，釋放出質(zhì)量為m=lkg的氣體后，氣

球以2m/s的速度上升，求氣體釋放時(shí)相對(duì)地面的速度大小和方向（忽略空氣阻力）。

5.某火箭的起飛質(zhì)量為Mo=2X105kg,燃料耗盡后的剩余質(zhì)量為MFXlO,kg,噴氣

速度為vo二2500m/s,求該火箭的最終速度（忽略重力和空氣阻力，ln5、L609）。

6.光滑水平面上，質(zhì)量為M=3kg的滑塊A以V。=2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，與靜止的質(zhì)量為

m=lkg的滑塊B發(fā)生碰撞，碰撞后B以3ni/s的速度向前運(yùn)動(dòng)，求A的反沖速度大小和方

向，并判斷該碰撞是否為反沖現(xiàn)象。

7.宇航員在太空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，質(zhì)量為70kg的宇航員與質(zhì)量為30kg的空間站模塊

相對(duì)靜止，若宇航員推動(dòng)模塊使模塊以4m/s的速度遠(yuǎn)離自己，求宇航員的反沖速度及系

統(tǒng)動(dòng)能的增加量（假設(shè)推力做功全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能）。

8.一炮彈質(zhì)量為M=10kg,以v=100m/s的速度水平飛行，突然炸裂成質(zhì)量分別為

nu=3kg和ni2=7kg的兩塊，炸裂后飛以200m/s的速度沿原方向飛行，求叱的速度大小和

方向，該現(xiàn)象是否屬于反沖現(xiàn)象？

（三）答案及解析

1.解析：A項(xiàng)錯(cuò)誤，反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，外力（如重力）通常遠(yuǎn)小于內(nèi)力或

在某一方向合外力為零；B項(xiàng)錯(cuò)誤，反沖速度與噴出部分的質(zhì)量、速度及物體自身質(zhì)量

均有關(guān)；C項(xiàng)正確，火箭最終速度v=voln（Mo/M）,噴氣速度越大、質(zhì)量比越大，速度越

大；D項(xiàng)錯(cuò)誤，大炮反沖速度與炮彈速度大小之比為m：M,質(zhì)量不同則速度不同。答案：

Co

2.解析：系統(tǒng)動(dòng)量守恒，初總動(dòng)量為零。規(guī)定人運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，Mv+ir.v板=0

-*50X2+10v板=0-v板=-10m/so負(fù)號(hào)表示方向向后，故滑板反沖速度大小為

10m/s,方向水平向后。答案：10m/s,方向水平向后。

3.解析：系統(tǒng)動(dòng)量守恒，初總動(dòng)量為零。規(guī)定氣體噴出方向?yàn)檎较颍琺v氣-M車

v車=0-0.5X10-2v車=0-v車=2.5m/sc方向與氣體噴出方向相反。答案：

2.5m/s,方向與氣體噴出萬(wàn)向相反。

4.解析：系統(tǒng)動(dòng)量守恒，初總動(dòng)量為零。規(guī)定氣球上升方向?yàn)檎较?，（M-m）v球

+mv氣=0一（4-1）X2+IXv氣=0-6+v氣=0-v氣=-6m/sc負(fù)號(hào)表

示方向向下，故氣體速度大小為6m/s,方向向下。答案：6m/s,方向向下。

5.解析：質(zhì)量比M0/M=2X105/4xi（r=5,火箭最終速度v=voln（Mo/M）=2500X1.609

^4022.5m/so答案：約4022.5m/s。

6.解析：（1）動(dòng)量守恒，Mv0=MvA+mvB-3X2=3vA+1X3-6=3vA+3

fvA=lm/s,方向與原方向相同；（2）該碰撞不屬于反沖現(xiàn)象，反沖現(xiàn)象是“一個(gè)物體

噴出部分物質(zhì)”，而碰撞是兩個(gè)獨(dú)立物體的相互作用。答案：A的速度為lm/s,方向與

原方向相同；不屬于反沖現(xiàn)象。

7.解析：（1）動(dòng)量守恒，M人v